(57)【要約】【課題】  空間的コヒーレンスの空間範囲の大きなＸ線を形成することができるＸ線導波路システムを提供する。【解決手段】  入射Ｘ線を集光するＸ線集光光学素子と、前記Ｘ線集光光学素子によって集光された集光Ｘ線を導波させる、コアとクラッドからなるＸ線導波路とを具備するＸ線導波路システムであって、前記Ｘ線導波路のコアは、複数の屈折率実部の異なる物質からなる基本構造が周期的に配された周期性構造体であり、前記コアと前記クラッドとの界面における前記集光Ｘ線の全反射臨界角が、前記コアの周期に対応するブラッグ角以上であり、且つ前記Ｘ線導波路に入射する前記集光Ｘ線の集光角度が前記ブラッグ角の２倍よりも大きいＸ線導波路システム。【選択図】  図１
2013064628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射Ｘ線を集光するＸ線集光光学素子と、前記Ｘ線集光光学素子によって集光された集光Ｘ線を導波させる、コアとクラッドからなるＸ線導波路とを具備するＸ線導波路システムであって、前記Ｘ線導波路のコアは、複数の屈折率実部の異なる物質からなる基本構造が周期的に配された周期性構造体であり、前記コアと前記クラッドとの界面における前記集光Ｘ線の全反射臨界角が、前記コアの周期に対応するブラッグ角以上であり、且つ前記Ｘ線導波路に入射する前記集光Ｘ線の集光角度が前記ブラッグ角の２倍よりも大きいことを特徴とするＸ線導波路システム。
【請求項２】
前記集光Ｘ線の集光角度が、前記ブラッグ角の４倍と、前記コアとクラッドとの界面における集光Ｘ線の全反射臨界角とのうちの小さい値未満であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線導波路システム。
【請求項３】
前記Ｘ線集光光学素子が、キャピラリ素子、全反射ミラー、多層膜ミラー、フレネルゾーンプレートまたは結晶ミラーであることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線導波路システム。
【請求項４】
前記コアが多層膜であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＸ線導波路システム。
【請求項５】
前記コアがメソポーラス膜であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＸ線導波路システム。
【請求項６】
前記コアを、両親媒性の有機物を含む反応液を用いた自己集合プロセスにより作製することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のＸ線導波路システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を導波するＸ線導波路システムに関し、特にコアに周期性構造体を用いたＸ線導波路の特徴的なＸ線導波現象を利用したＸ線導波路システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
数１０ｎｍ以下の短い波長の電磁波を扱う際、異物質間における電磁波に対する屈折率差が１０−４以下と非常に小さいため、全反射臨界角も非常に小さくなる。そのために、Ｘ線を含めたこのような電磁波をコントロールするために、大型の空間光学系が用いられてきており、今でもなお主流となっている。空間光学系を構成している主な部品として、異なる屈折率の材料を交互に積層した多層膜反射鏡があり、ビーム整形、スポットサイズ変換、波長選択などの様々な役割を担っている。
【０００３】
主流であるこのような空間光学系に対し、近年では光学系の小型化、高性能化を目指し、クラッドに囲まれたコア中に電磁波を閉じ込めて伝搬させる、Ｘ線導波路の研究が行われている。具体的にはクラッド層がコア層を挟み込んだ１次元構造の薄膜導波路（非特許文献１参照）や、クラッド材料中にファイバー状のコアを貫通させた２次元閉じ込め構造のＸ線導波路（非特許文献２参照）などの研究が行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｓａｌｄｉｔｔ，Ｔ．，Ｋｒｕ‥ｇｅｒ，Ｓ．Ｐ．，Ｆｕｈｓｅ，Ｃ．＆Ｂａ‥ｈｔｚ，Ｃ．Ｈｉｇｈ−ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｐｌａｎａｒ  ｘ−ｒａｙ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１００（２００８）．
【非特許文献２】Ｊａｒｒｅ，Ａ．ｅｔ  ａｌ．Ｔｗｏ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｈａｒｄ  Ｘ−Ｒａｙ  Ｂｅａｍ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｂｙ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，９４（２００５）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のＸ線導波路には改善すべき課題があった。
【０００６】
非特許文献１及び非特許文献２では、ともにＸ線の導波損失を小さくするために、導波モードの中でも最も伝搬角度が小さい０次モードを主に利用している。Ｘ線帯域の電磁波では、物質間の屈折率差（実部）が極めて小さいため、０次モードの伝搬角度が小さくなり、その結果Ｘ線導波路では極めて微小なコアを作製する必要があった。そのため、伝搬させるＸ線の面積が小さくなり、Ｘ線導波路が出射するＸ線ビームが小さく、また、導波路の特長の一つである空間的コヒーレンスの空間範囲に制限があった。
【０００７】
さらに、非特許文献２のような２次元閉じ込め構造のＸ線導波路の場合、必要となる数１０ｎｍ程度の大きさのコアを作製することが非常に困難であった。
【０００８】
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、空間的コヒーレンスの空間範囲の大きなＸ線を形成することができるＸ線導波路システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するＸ線導波路システムは、入射Ｘ線を集光するＸ線集光光学素子と、前記Ｘ線集光光学素子によって集光された集光Ｘ線を導波させる、コアとクラッドからなるＸ線導波路とを具備するＸ線導波路システムであって、前記Ｘ線導波路のコアは、複数の屈折率実部の異なる物質からなる基本構造が周期的に配された周期性構造体であり、前記コアと前記クラッドとの界面における前記集光Ｘ線の全反射臨界角が、前記コアの周期に対応するブラッグ角以上であり、且つ前記Ｘ線導波路に入射する前記集光Ｘ線の集光角度が前記ブラッグ角の２倍よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、空間的コヒーレンスの空間範囲の大きなＸ線を形成することができるＸ線導波路システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のＸ線導波路システムの一実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明に用いられるＸ線導波路の一実施形態を示す概略図である。
【図３】周期性構造体内でのＸ線電場強度分布を示す説明図である。
【図４】周期構造と共鳴する導波モード（周期共鳴導波モード）を示す図である。
【図５】２次元閉じ込め型Ｘ線導波路を示す模式図である。
【図６】２次元閉じ込め型Ｘ線導波路中に形成される導波モードを示す模式図である。
【図７】実施例１及び２の干渉パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
本発明に係るＸ線導波路システムは、入射Ｘ線を集光するＸ線集光光学素子と、前記Ｘ線集光光学素子によって集光された集光Ｘ線を導波させる、コアとクラッドからなるＸ線導波路とを具備するＸ線導波路システムであって、前記Ｘ線導波路のコアは、複数の屈折率実部の異なる物質からなる基本構造が周期的に配された周期性構造体であり、前記コアと前記クラッドとの界面における前記集光Ｘ線の全反射臨界角が、前記コアの周期に対応するブラッグ角以上であり、且つ前記Ｘ線導波路に入射する前記集光Ｘ線の集光角度が前記ブラッグ角の２倍よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
本発明の係るＸ線導波路システムは、Ｘ線導波路と、前記Ｘ線導波路に入射するための集光Ｘ線を作製するためのＸ線集光光学素子を具備することを特徴とする。後述のように、本発明に用いられるＸ線導波路は、コアに周期性構造体を用いるため、空間的コヒーレンスを有する部分の空間範囲が大きなＸ線ビームを取り出すことができる。さらに前記集光Ｘ線が、より効率的に前記周期性構造体と共鳴する導波モードに結合できるように、その集光角度を調整することによって、より強度の強い出射Ｘ線を得ることができる。
【００１５】
また、本発明で用いられるＸ線導波路は、前記Ｘ線導波路のコアとなる周期性構造体を、両親媒性有機物の自己集合プロセスにより作製する。このことにより、簡単なプロセスで高度な周期性構造体を作製することができ、必要となるコアのサイズが従来よりも大きいため、簡便、短時間、かつ安価に、優れたＸ線導波路システムを製造することができる。また、この工程での作製条件を調整することにより、Ｘ線導波路システムの光学特性を制御することができる。
【００１６】
図１は、本発明のＸ線導波路システムの一実施形態を示す概略図であり、図１（ａ）はＸ線導波路システムの全体図、図１（ｂ）はＸ線導波路に入射する集光Ｘ線と、出射する出射Ｘ線を示す図である。図１において、本発明に係るＸ線導波路システムは、Ｘ線導波路１０１とＸ線集光光学素子１０２とを具備することを特徴とする。Ｘ線導波路１０１は、コア１０６とクラッド１０７からなる。入射Ｘ線１０３がＸ線集光光学素子１０２によって集光され、集光Ｘ線１０４となって、Ｘ線導波路１０１に照射される。１０８はＸ線導波路の端面部であり、集光Ｘ線１０４が端面部１０８からＸ線導波路１０１へ入射される。θｓは、集光Ｘ線１０４の集光角度を表す。
【００１７】
集光Ｘ線１０４には、多様な角度成分を有するＸ線が含まれており、それらの角度がＸ線導波路１０１内に存在できる導波モードの伝搬角度と一致することで、導波モードに結合してＸ線導波路１０１内にＸ線が入射される。ここで、導波モードとは、前記Ｘ線導波路内に形成される固有の電場プロファイルを持ったＸ線ビームをいう。本発明で用いられるＸ線導波路１０１は、後述するように、コアの周期構造と共鳴する導波モード（以降、周期共鳴導波モードと記す。）の伝搬損失が他の導波モードよりも著しく小さいために、選択的に周期共鳴導波モードによるＸ線が選択的に透過する。この高いモード選択性ゆえに、選択透過するＸ線が空間的コヒーレンスを有し、かつ選択的にＸ線導波路１０１から出射Ｘ線１０５が出射される。
【００１８】
本発明では、Ｘ線導波路１０１への集光Ｘ線１０４の照射には、Ｘ線導波路１０１の端部に入射するフロントカップリングを用いる。他の方法としては、導波路上部から平行度の高いＸ線を入射させる共鳴カップリングが挙げられる。フロントカップリングは、導波モードの選択性が共鳴カップリングよりも劣るものの、より強い集光Ｘ線１０４を照射でき、また十分に厚いクラッド層により効率的にＸ線を閉じ込められることから、より強度の強い出射Ｘ線１０５を出射することができる。さらに、２次元閉じ込め構造のＸ線導波路の場合には、その構造上、共鳴カップリングを用いることができないため、フロントカップリングによってＸ線をＸ線導波路へ入射する必要がある。
【００１９】
本発明のＸ線導波路システムでは、フロントカップリングの際に集光Ｘ線の集光角度を前記ブラッグ角の２倍以上にすることができる。そのため、集光Ｘ線を構成し、かつ周期共鳴導波モードに結合するＸ線が効率的に周期共鳴導波モードを励起することができ、空間的コヒーレンスの空間範囲の大きな出射Ｘ線１０５をより強い強度で取り出すことができる。
【００２０】
入射Ｘ線１０３の波長範囲に０．２ｎｍ以上（６．２ｋｅＶ以下）の波長のＸ線が含まれる場合、空気によるＸ線の吸収等が顕著になるため、Ｘ線導波路システム全体を真空チャンバーで覆い、システム内を減圧することが好ましい。
【００２１】
（Ｘ線導波路）
図２は、本発明に用いられるＸ線導波路の一実施形態を示す概略図である。本発明に係るＸ線導波路は、物質の屈折率実部が１以下となる波長帯域のＸ線を導波させるためのコア２０１と、前記コアに前記Ｘ線を閉じ込めるためのクラッド２０２から構成されている。前記コア２０１は、屈折率実部が異なる物質からなる基本構造が周期的に配されて形成されている周期性構造体からなる。そして、前記クラッドと前記コアとの界面における前記Ｘ線の全反射臨界角θＣが、前記コアの周期性構造体の基本構造の周期性に対応するブラッグ角θＢよりも大きいことを特徴とする。
【００２２】
本発明に用いられるＸ線導波路は、コア２０１に周期性構造体を用いることにより、その周期構造の周期に対応する導波モードを選択的に利用することができるＸ線導波路である。
【００２３】
（Ｘ線）
本発明において、Ｘ線とは、物質の屈折率実部が１以下となる波長帯域の電磁波である。具体的には、本発明におけるＸ線とは、極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ（ＥＵＶ）光）を含む１００ｎｍ以下の波長の電磁波を指す。このような短波長の電磁波の周波数が非常に高く物質の最外殻電子が応答できないため、紫外光の波長以上の波長をもつ電磁波（可視光や赤外線）の周波数帯域と異なる。そして、Ｘ線に対しては物質の屈折率の実部が１より小さくなることが知られている。このようなＸ線に対する物質の屈折率ｎは一般的に、下記の式（１）
【００２４】
【数１】
2013064628.tif 000003
【００２５】
で表されるように、実数部の１からのずれ量δ、吸収に関係する虚数部の
【００２６】
【数２】
2013064628.tif 000004
【００２７】
を用いて表される。
【００２８】
原子固有のエネルギー吸収端が寄与する場合を除き、一般に、δは物質の電子密度ρｅに比例するため電子密度の大きい物質ほど屈折率実部が小さくなる。屈折率実部は、
【００２９】
【数３】
2013064628.tif 000005
【００３０】
となる。さらに、電子密度ρｅは原子密度ρａと原子番号Ｚに比例する。このようにＸ線に対する物質の屈折率は複素数で表されるが、その実部を本明細書中では屈折率実部または屈折率の実部と称し、虚部を屈折率虚部または屈折率の虚部と称する。
【００３１】
本明細書中では、真空も物質の一つとする。屈折率実部が最大となる物質は真空であるが、一般的な環境下では気体でないほぼすべての物質に対して空気の屈折率実部が最大となる。本発明において屈折率実部が異なる２種以上の物質とは、多くの場合電子密度が異なる二種以上の物質であるということもできる。
【００３２】
（コアとクラッドの関係）
本発明に用いられるＸ線導波路は、コアとクラッドの界面における全反射によりＸ線をコアに閉じ込めてＸ線を導波させる。この全反射を実現するために、本発明に用いられるＸ線導波路は、クラッドとの界面に位置するコア材料の屈折率実部がクラッド材料の屈折率実部より大きいものである。
【００３３】
本発明において、コアとクラッドの界面の全反射臨界角は、図２に示す様に、コアとクラッドとの界面からの角度として、θＣと表す。
【００３４】
（コア）
本発明に用いられるＸ線導波路は、コアに屈折率実部の異なる物質からなる周期性構造体を用いることを特徴とする。コアが周期構造を有していることにより、導波路中に形成される導波モードが周期構造に共鳴したものとなる。このような異なる屈折率実部の周期構造は、周期数が無限の場合、伝搬定数とＸ線の角周波数との間でフォトニックバンドを形成し、周期に対応する特定のモードのＸ線しかこの構造中には存在できないことになる。
【００３５】
前記周期性構造体は、基本構造が周期的に配列した構造体であり、１次元周期構造乃至３次元周期構造を例示することができる。具体的には、層状構造を基本構造としてそれらが積層した１次元周期構造、シリンダー状構造を基本構造としてそれらが配列した２次元周期構造、ケージ構造を基本構造としてそれらが配列した３次元周期構造等である。
【００３６】
本発明に用いられるＸ線導波路内に形成される周期構造に共鳴した導波モードは、前記周期性構造体の周期構造の各次元に対応した多重反射に起因する。このような導波モードは周期性との共鳴により形成され、Ｘ線の電場強度分布の腹と節の位置は、基本構造を構成しているそれぞれの物質領域内の位置に一致する。その際、前記周期性構造体の電子密度の小さい物質の領域が腹となる。すなわち、Ｘ線の電場強度が透過損失の小さい物質に集中するため、この導波モードの伝搬損失が他の導波モードに比べて著しく小さくなり、その導波モードを選択的に取り出すことが可能となる。以下、この導波モードを周期共鳴導波モードと称する。
【００３７】
図３は、周期性構造体内でのＸ線電場強度分布を示す説明図である。図３は、シリカ３０２中で、一方向に伸びるシリンダー状の空気の孔３０１が、孔の長さ方向（図中ｚ方向）に垂直な方向（ｘ−ｙ面内方向）で３次元三角格子構造を形成している周期性構造体中でのＸ線の電場強度分布の例を示す。Ｘ線の伝搬方向は紙面に垂直な方向（ｚ方向）である。構造周期３０３（ｄ）は、図３のように、導波方向（伝搬方向、ｚ方向）に垂直な方向（ｘ−ｙ平面）で周期的に配されて形成される周期構造の周期（図３の破線の間隔）として定義し、その大きさはその周期構造によって異なる。また、前記周期構造の方向（図３におけるｘ−ｙ平面上で破線に垂直な方向）を、本明細書中では周期方向３０４と定義する。図３のように２次元以上の周期構造の場合には、構造周期３０３及び周期方向３０４は複数存在することになる。構造周期３０３と周期方向３０４はＸ線回折によって測定することができる。図３の構造周期３０３及び周期方向３０４は４つであるが、これは例示したものであり、これらに限定されない。
【００３８】
図３では、破線により構造周期ｄを表し、シリンダー状の空気の孔３０１中の白黒の濃淡はＸ線の電場強度を表し、この材料中に形成される導波モードのうちの一つについての電場強度分布である。黒、白がそれぞれ電場強度の大、小に相当する。電場強度を、白黒の濃淡の変わりに多数の円の間隔により説明する。シリンダー状の空気の孔３０１中の多数の円の間隔の大小はＸ線の電場強度３０５を表し、この材料中に形成される導波モードのうちの一つについての電場強度分布である。多数の円の間隔の小が電場強度の大、間隔の大が電場強度の小に相当する。空気の孔３０１の中心部分は円の間隔が小で電場強度３０５が強く、中心部分から孔の周囲の方向に円の間隔が傾斜して大きくなるように変化し、孔の周辺部分は円の間隔が大で電場強度が弱く表れている。電場強度の極大、極小となる領域が、ｘ方向及びｙ方向で周期的に繰り返されており、電場が周期性構造体の孔（周期性構造体の基本構造３０５）に集中する。空気の孔３０１は、周期性構造体の基本構造を表す。３０４は周期方向を表す。
【００３９】
（閉じ込め関係）
本発明に用いられるＸ線導波路においては、周期共鳴導波モード以外にも、コア全体を平均的な屈折率をもつ均一な媒質とした場合の導波モードが存在し、以下、これを一様導波モードと称する。
【００４０】
一方、この一様導波モードに対し、本発明に用いられるＸ線導波路中で用いられる周期共鳴導波モードは、近接するモードに比べて損失が少なく、他のモードに対して高い選択透過性を有する。そのため、透過Ｘ線のほとんどが周期共鳴導波モード由来のＸ線となり、その位相が空間的に揃っており、空間コヒーレンスを有する。本発明に用いられるＸ線導波路は、クラッドとコアの界面における全反射により、一様導波モード以外に、上記の周期共鳴導波モードを形成するために、構造周期３０３（ｄ）が次の式（２）を満たすように設計されている。
【００４１】
特に、二つのクラッドによりコアが挟まれた配置となっている場合、図３の周期方向は、導波方向に垂直な方向かつクラッドに垂直な方向と一致させる。
【００４２】
【数４】
2013064628.tif 000006
【００４３】
θＣ（°）はクラッドとコアの界面の全反射臨界角、θＢ（°）は周期方向での構造周期ｄによるブラッグ角、λはＸ線の波長、ｎａｖｇはコアの平均屈折率の実部である。
【００４４】
この条件においては、本発明に用いられるＸ線導波路中には、一様導波モードだけでなく、周期共鳴導波モードが存在することになる。本発明に用いられるＸ線導波路中での周期共鳴導波モードは、周期性構造体が有限であるため、周期性構造体が無限であると仮定した際に周期性構造体の中に形成されるモードがクラッドとコアにおける界面の全反射で閉じ込める導波路構造により変調を受けたモードとなる。しかしながら、周期性構造体が無限である場合と概ね変わらず、伝搬方向に垂直な面内における周期共鳴導波モードの電場強度分布の電場強度が極大である腹の部分と節の部分は、それぞれ周期構造の基本構造に一致したものとなる。このような周期共鳴導波モードは、近接する一様導波モードよりも損失が著しく小さくなるので、モード選択されたＸ線の導波が可能となる。
【００４５】
図４は、周期構造と共鳴する導波モード（周期共鳴導波モード）を示す図である。
【００４６】
図４（ａ）は、後述のメソポーラスシリカをコアとし、クラッドを金とした導波路中の周期共鳴導波モードの電場強度のプロファイルを示したものであり、電場強度の極大部分がメソポーラスシリカの空孔部分に一致している。周期共鳴導波モードでは電場強度がコア中心付近に集中し、クラッドへの染み出しが少なく、位相プロファイルが制御された導波モードが実現される。
【００４７】
図４（ｂ）は、Ｘ線伝搬損失の伝搬角度依存性を示す図であり、約０．２０５°の伝搬角度の導波モードが周期共鳴導波モードに対応し、その伝搬損失が他の導波モードの伝搬損失に比べて、著しく小さくなっていることがわかる。周期共鳴導波モードの伝搬角度は周期性構造体のブラッグ角よりわずかに小さいものとなる。これらは、導波路中に存在しうる導波モードを有限要素法によって理論的に算出した結果である。
【００４８】
図４（ｂ）に示すとおり、コアが一様なシリカで構成されているＸ線導波路では、周期共鳴導波モードが存在せず、伝搬角度の増加に伴って単調に伝搬損失が増加するだけである。一方で、コアに周期性構造体を用いることによって、伝搬損失が著しく小さい周期共鳴導波モードを選択的に取り出すことができる。さらに、本発明に用いられるＸ線導波路の利点は、コアの周期性構造体の周期数が増えるほど、周期構造との共鳴効果が顕著になって伝搬損失が低下するという点にある。これは、周期性構造体による多重反射の寄与がより大きくなるためであり、対象とするＸ線波長域や構造周期３０３の大きさにもよるが、本発明に用いられるＸ線導波路のコアの周期構造の周期数は１０以上、好ましくは５０以上が望ましい。
【００４９】
周期構造の周期数の増加は、Ｘ線導波路１０１のコアの断面積を増加させることと等価である。そのため、本発明に用いられるＸ線導波路１０１では、従来よりもコアの断面積が大きく、空間範囲の大きな空間的コヒーレンスを有するＸ線ビームの生成が可能であることが、最大の特長である。
【００５０】
（クラッド材料）
クラッドとコアの界面におけるクラッド側の物質の屈折率実部をｎｃｌａｄ、コアの屈折率実部をｎｃｏｒｅとする。この場合における、膜の面に平行な方向からの全反射臨界角θＣ（°）は、ｎｃｌａｄ＜ｎｃｏｒｅとして、下記の式（３）で表される。
【００５１】
【数５】
2013064628.tif 000007
【００５２】
本発明に用いられるＸ線導波路のクラッド材料は、導波路のその他の構造パラメータ、物性パラメータが、式（３）を満たすもので構成することができる。例えば、コアに三角格子状に空孔が閉じ込め方向における周期１０ｎｍで配列した二次元周期構造であるメソポーラスシリカを用いた場合、Ａｕ、Ｗ、Ｔａなどでクラッドを構成することができる。
【００５３】
ただし、クラッドの材料には、本発明のＸ線導波路システムが対象とする波長域（エネルギー域）のＸ線の吸収率が小さい材料を用いることが好ましい。特に、Ｘ線の対象波長域にＸ線の吸収端がない材料をクラッドに用いることが好ましい。
【００５４】
（周期性構造体の材料）
本発明に用いられるＸ線導波路のコアに用いられる周期性構造体の材料は、特に限定されることなく、従来のトップダウンプロセスや自己集合プロセスによって作製される周期性構造体等を用いることができる。例えば、スパッタや蒸着法によって作製される多層膜や、フォトリソグラフィや電子ビームリソグラフィ、エッチングプロセス、積層や貼り合わせ、などによって作製される周期性構造体等を用いることができる。特に、周期性構造体を構成する物質に酸化物を用いることによって、酸化劣化を防ぐことができる。
【００５５】
本発明に用いられるＸ線導波路のコアとしては、特に、その製造工程の簡便性や規則性の高い周期構造の要請から、コアが有機物質と無機物質からなるメソ構造体膜であることが好ましく、さらに、Ｘ線の透過率の観点から、メソポーラス膜であることが好ましい。これについて以下に説明する。
【００５６】
本発明におけるメソ構造体膜とは、有機成分と無機成分がナノメートルオーダーのスケールで交互に配置された複合材料膜であり、有機成分は界面活性剤に代表される両親媒性物質が自己集合したものである。両親媒性物質の自己集合を利用することにより、高い構造規則性を有するメソ構造体膜を形成し得る。その構造には、層状構造を基本構造としてそれらが積層した１次元周期構造、シリンダー状構造を基本構造としてそれらが配列した２次元周期構造、ケージ構造を基本構造としてそれらが配列した３次元周期構造がある。メソポーラス膜は、このメソ構造体膜から有機成分を除去したもので、空孔が高い秩序をもって配列した多孔質材料の膜である。ただし、本発明においては、必要とする性能を有する限りにおいて、メソポーラス膜の空孔内に有機成分が残存していいても構わない。
【００５７】
メソポーラス膜の「メソ」とは、ＩＵＰＡＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｕｎｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｕｒｅ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）によると、サイズが２から５０ｎｍであることを指す。そのため、メソポーラス膜は、その細孔の孔径２から５０ｎｍである多孔質膜と定義される。メソ構造体膜、及びメソポーラス膜は、主に酸化物の前駆体と界面活性剤に代表される両親媒性分子を含む反応液を基板上に塗布等のプロセスによって付与することによって、自己集合的に周期構造が形成される。前記両親媒性分子を用いたプロセスでは、それらの自己集合による周期構造が形成されるため、規則性の高い周期性構造体を形成することができる。そのため、従来のトップダウンプロセスのような多数のプロセスを要せず、極めて簡便かつ高いスループットで作製することが可能である。また、数十ｎｍの周期性構造体を形成することは、従来のトップダウンプロセスでは極めて困難であり、特に２次元以上の周期性構造体を作製することはほぼ不可能であると言ってよい。
【００５８】
本発明に用いられるメソ構造体膜は、無機成分と有機成分によって周期構造を形成している。無機成分には、無機酸化物が用いられることが好ましく、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム等を例示することができる。有機成分には、例えば界面活性剤やブロックポリマーに代表される両親媒性分子、シロキサンオリゴマーのアルキル鎖部分、あるいはシランカップリング剤のアルキル鎖部分等を挙げることができる。界面活性剤としては、Ｃ１２Ｈ２５（ＯＣＨ２ＣＨ２）４ＯＨ、Ｃ１６Ｈ３５（ＯＣＨ２ＣＨ２）１０ＯＨ、Ｃ１８Ｈ３７（ＯＣＨ２ＣＨ２）１０ＯＨ、Ｔｗｅｅｎ  ６０（東京化成工業）、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  Ｌ１２１（ＢＡＳＦ社）、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  Ｐ１２３（ＢＡＳＦ社）、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  Ｐ６５（ＢＡＳＦ社）、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  Ｐ８５（ＢＡＳＦ社）等を例示することができる。それらの無機成分および有機成分の種類、分子量、親水部と疎水部の分子量比等を適切に選択することにより周期性構造体の周期構造の次元や構造周期（ブラッグ回折から得られる面間隔）を調整することができる。表１に用いられる有機物（両親媒性分子）に対する周期性構造体の構造を例示する。
【００５９】
【表１】
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【００６０】
本発明に用いられるメソ構造体膜は、その有機成分と無機成分の前駆体を含む反応液を基板等に付与して自己集合プロセスによって形成される。反応液の付与の方法は、従来公知の方法を用いることができ、基板にスピンコートやディップコートによって塗布する方法や基板に反応液を接触保持して加熱する水熱合成法等を例示することができる。その際、ラビング処理を施したポリイミド膜を基板上に形成させるなど、基板に異方化処理を施したり、反応液の付与時にせん断応力を付加させたりするなど、従来公知の方法を用いることによって、前記基板面内の一方向に配向したメソ構造体膜を形成することができる。その配向の方向をＸ線の動は方向と一致させることで、より伝搬損失の小さいＸ線導波路を作製できる。
【００６１】
メソ構造体膜からメソポーラス膜を作製するためには、焼成、有機溶媒による抽出、オゾン酸化処理等の従来公知の方法によって有機成分を除去することができる。
【００６２】
コアである周期性構造体の材料には、本発明のＸ線導波路システムが対象とする波長域（エネルギー域）のＸ線の吸収率が小さい材料を用いることが好ましい。特に、Ｘ線の対象波長域にＸ線の吸収端がない材料をコアに用いることが好ましい。コアが多層膜であることが好ましい。また、コアがメソポーラス膜であることが好ましい。コアを、両親媒性の有機物を含む反応液を用いた自己集合プロセスにより作製することが好ましい。
【００６３】
（閉じ込め次元）
本発明に用いられるＸ線導波路のＸ線を閉じ込める次元は、膜状のコアをクラッドで挟み込んだ１次元のものであっても、導波方向に垂直な断面が円や方形等の形状のコアをクラッドで取り囲んだ２次元であってもよい。２次元閉じ込め型導波路では、Ｘ線が２次元的に導波路内に閉じ込められることから、１次元閉じ込め型より発散性が抑制され、かつ２次元的に位相が制御されたＸ線ビームを取り出すことができる。さらに、周期性構造体が２次元構造（基本構造：シリンダー状構造）や３次元構造（基本構造：ケージ構造）である場合には、複数存在する周期方向の周期構造に起因する電場強度分布を、コア内により効率的に形成させることができる。すなわち、導波路断面で２次元的な周期共鳴導波モードを選択的に取り出すことができ、強度が強く、かつ２次元的にコヒーレントな出射Ｘ線１０５を提供することができる。
【００６４】
２次元的な周期共鳴導波モードを得るための２次元閉じ込め構造のＸ線導波路に関して、以下に詳細に述べる。この場合の周期性構造体の２次元構造とは、導波方向に垂直な面内において二つの基本ベクトルにより周期性を表現することができる構造のことである。例えば、図５に示すように、ｚ方向にのびる屈折率実部の大きい物質の領域５０１と屈折率実部の小さい物質の領域５０２がｘ−ｙ面内において２次元方向で周期構造をなしているコアをクラッド５０４が取り囲んでいる構成が挙げられる。Ｘ線の導波方向をｚ方向とした場合、導波方向に垂直なｘ−ｙ面において、コアが四角格子配列の２次元周期構造を有しており、図中に記した二つの基本ベクトルα１とα２により周期構造の周期性が表現される。図５の周期構造の周期数はｘ、ｙ方向ともに少ないものとなっているが、これは説明をわかりやすくするためのものである。２次元の周期構造は、基本となる一つの構造の面がα１に平行な方向に、またもう一つの基本となる構造の面がα２に平行な方向に、それぞれ周期｜α１｜と｜α２｜で繰り返される構造となっており。基本ベクトルα１とα２は、周期性を表現できる限り任意に選択することができる。つまり同じ周期構造でも選び方を変えたり、基本ベクトルの線形結合を用いて別の基本ベクトルを選ぶことも可能であり、選んだ基本ベクトルに対応した基本となる構造の面を定義することができる。基本ベクトルの絶対値が最小になるものが最も基本的な周期性を表現するものであり、そのような基本ベクトルに平行な方向において周期性の効果が大きくなり、これらの方向を特定の方向として定義するのが周期共鳴導波モードを形成するために効果的である。図５の例で基本ベクトルをα１とα２に選べば、基本となる構造の面はα１とα２に対してそれぞれ面５０７および５０８となり、ｘ方向、ｙ方向で周期的に繰り返されているものとなる。
【００６５】
コアが２次元の周期構造よりなる場合にも、本発明に用いられるＸ線導波路においては、Ｘ線の導波方向に垂直な少なくとも一つの特定の方向における、前記周期構造の周期性に対応するブラッグ角が、前記クラッドと前記コアの少なくとも１つの界面における全反射臨界角よりも小さくなるようにコアとクラッドを構成するものとする。図５に示す例の場合、導波方向に垂直なｘ−ｙ面において、一つの特定の方向をｙ方向とすると、ｙ−ｚ面内でのコアとクラッドの界面５０５におけるＸ線の全反射臨界角θＣとｙ方向の周期性により得られるブラッグ角θＢの間で、前記式（２）が満たされるようにクラッドとコアを構成するものである。
【００６６】
また、コアが２次元の周期構造である場合、基本的な周期性が二つの基本ベクトルで表わされる二つの特定の方向で得られるため、それぞれの方向における周期に対応する二つのブラッグ角を定義することができる。例えば、図５の構成のＸ線導波路の場合、二つの特定の方向を基本ベクトルα１とα２に平行なｘ方向とｙ方向とする。基本ベクトルα１とα２に平行な二つの特定の方向における周期構造の周期性に対応するブラッグ角θＢ１、θＢ２はそれぞれ、
【００６７】
【数６】
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【００６８】
【数７】
2013064628.tif 000010
【００６９】
と表される。ｎ１ａｖｇ、ｎ２ａｖｇはそれぞれ、コア中の、基本ベクトルα１とα２に平行な二つの特定の方向における平均屈折率である。また、基本ベクトルα１とα２に平行な二つの特定の方向におけるコアとクラッドとの界面５０６、５０５での全反射臨界角を、θ１Ｃ、θ２Ｃとする。それぞれの方向における周期共鳴導波モードを形成するために、前記式（２）と同様に、それぞれの方向において、θ１Ｂ＜θ１Ｃ、θ２Ｂ＜θ２Ｃとなるように、材料や構造パラメータを決定する。θ１Ｂ＜θ１Ｃ、θ２Ｂ＜θ２Ｃが満たされ、かつそれぞれの方向におけるコア中の物質界面での全反射臨界角がそれぞれのブラッグ角よりも小さくなるように構成することにより、二つの特定の方向において周期共鳴導波モードを形成することができる。このような導波路中で得られる周期共鳴導波モードは、二つの基本ベクトルに平行な二つの特定の方向における周期共鳴導波モードが干渉した２次元の周期共鳴導波モードとなる。
【００７０】
図６は図５のＸ線導波路のｚ方向に垂直な面におけるコア中の周期共鳴導波モードの電場強度分布を示す。６０１は屈折率実部の大きい領域、６０２は屈折率実部の小さい領域、６０３はクラッドとコアの界面を表す。図６において、より黒い（斜線）部分、より白い部分はそれぞれ、電場強度がより大きい部分、電場強度がより小さい部分を表している。つまり、２次元の周期構造をコアとするＸ線導波路中に形成される２次元の周期共鳴導波モードの電場強度分布は２次元の分布となり、より吸収などの損失の小さい領域（屈折率実部の大きい領域６０１）に電場が集中することにより、周期共鳴導波モードの伝搬損失が小さいということがわかる。１次元の周期共鳴導波モードと同様に、２次元の周期共鳴導波モードについても設計により他の導波モードよりも損失を小さくでき、２次元方向において制御された単一の導波モードを形成できることになる。２次元の周期共鳴導波モードの電場や磁場分布は、導波方向に垂直な２次元面内で規則的に制御されていて、電場や磁場の位相もコア内全体にわたって、規則的なものになる。
【００７１】
コアをなす２次元の周期構造の周期性を定義する基本格子は、四角格子に限らない。図５のような周期構造が四角格子の場合の例では、特定の方向を二つの基本ベクトルに平行な二つの特定の方向を考えたが、このような方向に限るものではなく、基本ベクトルの線形結合を用いたベクトルに平行な方向も特定の方向として用いることができる。さらに、２次元面内での特定の方向の数は、二つの方向に限るものではなく、周期構造の周期性によって三つ以上となる場合も存在する。例えば、三角格子状の２次元周期構造の場合、基本ベクトルα１とα２に平行な二つの特定の方向に加え、α１−α２で表わされる３つ目のベクトルに平行な特定の方向を考えることにより、三つの方向の垂直成分をもつＸ線が干渉して、２次元の周期共鳴導波モードを形成することになる。この場合の、周期共鳴導波モードの電磁場強度分布は三角格子状になり、より吸収損失が小さい部分へ電磁場が集中する分布となる。
【００７２】
さらに、コアをなす周期構造は２次元の周期構造に限らず、３次元の周期構造とすることによってもＸ線導波路を形成することができる。導波方向に垂直な面内での周期共鳴導波モードを形成するための考え方は１次元および２次元のものと同等である。３次元の周期構造の場合、導波方向にも周期性を有していることにより、導波するＸ線が周期構造と共鳴し、導波方向においてＸ線の位相がそろいやすくなる効果がある。
【００７３】
（入射Ｘ線・集光Ｘ線）
入射Ｘ線１０３は、放射光Ｘ線、金属ターゲットに電子が衝突した際に発生するＸ線、材料からの蛍光Ｘ線等を本発明のＸ線導波路システムで用いることができる。入射Ｘ線１０３が、Ｘ線集光光学素子１０２によって集光され、集光Ｘ線１０４となり、Ｘ線導波路１０１の端面部１０８から入射される。端面部１０８から集光Ｘ線１０４が入射されることにより、伝搬角の異なる複数の導波モードに同時に結合され、その中から導波損失の小さい周期共鳴導波モードに由来するＸ線ビームが選択的に出射Ｘ線１０５として出射する。入射Ｘ線１０３の端面部１０８への入射の際には、必要に応じて適宜角度を変えて入射してもよい。
【００７４】
集光Ｘ線１０４は、その波長の周期性構造体の周期構造に対応したブラッグ角の２倍より大きい集光角度でＸ線導波路１０１に端面部１０８から入射される。この場合、周期共鳴導波モードの伝搬角度に相当する入射角度を有する２方向からのＸ線が集光Ｘ線１０４内に含まれるため、周期共鳴導波モードに十分に結合することが可能である。そのため、より強い強度の多波長Ｘ線１０５を取り出すことができる。本明細書中では、集光角度は、集光Ｘ線の集光角度に対する強度プロファイルにおける半値幅として定義する。
【００７５】
一方で、前記集光角度は、上記条件に加えて、前記ブラック角の４倍と、Ｘ線導波路１０１のコアとクラッドの界面における集光Ｘ線の全反射臨界角のうち、小さい値未満であることが好ましい。集光角度に上限を設定することで、Ｘ線集光光学素子１０２の大型化を抑制することができる。集光角度が前記ブラック角の４倍未満であると、本発明のＸ線導波路システムが対象としている周期共鳴導波モードが共鳴する周期構造の高次構造と共鳴する導波モードによるＸ線電場プロファイルがＸ線導波路１０１内に形成されない。この高次構造と共鳴する導波モードも比較的低伝搬損失となるため、集光角度が前記ブラック角の４倍よりも大きい場合、本発明のＸ線導波路システムが対象としている周期共鳴導波モードによるＸ線の選択的透過性が制限される。さらに、Ｘ線導波路１０１のコアとクラッドの界面の全反射臨界角以上の入射角度のＸ線をＸ線導波路１０１に入射しても導波モードに結合せず、Ｘ線導波路１０１からＸ線が漏れ出ることになる。そのため、集光Ｘ線１０４が全反射臨界角以上に集光角度を有していなくても良い。
【００７６】
（Ｘ線集光光学素子）
本発明のＸ線導波路システムで用いられるＸ線集光光学素子１０２は、前述の集光角度の要件を満たす限り、従来公知のＸ線用のＸ線集光光学素子を用いることができる。例えば、フレネルゾーンプレート、全反射ミラー（Ｋｉｒｋｐａｔｒｉｃｋ−Ｂａｅｚミラー、ＫＢミラー）、多層膜ミラー、結晶ミラー、ポリキャピラリ、モノキャリラリ等を挙げることができる。中でも、全反射ミラー、ポリキャピラリ、モノキャリラリは、Ｘ線の全反射を利用したＸ線集光光学素子で、その集光効率が比較的優れており、本発明で用いられるＸ線集光光学素子として好ましい。ポリキャピラリやモノキャリラリ等のキャピラリ素子は、比較的小型な光学系を構築できることから、本発明で用いられるＸ線集光光学素子としてさらに好ましい。
【実施例】
【００７７】
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００７８】
（実施例１）
本実施例では、クラッドをタングステン、コアをＢ４ＣとＡｌ２Ｏ３からなる多層膜とするＸ線導波路とＸ線集光光学素子にポリキャピラリ、モノキャリラリ及びフレネルゾーンプレートを用いたＸ線導波路システムの導波特性を評価する。
【００７９】
本実施例のＸ線導波路の作製方法は、スパッタ法による以下のような工程が挙げられる。
（ａ）クラッド層の形成
Ｓｉ基板上にマグネトロンスパッタリングによってタングステンを３０ｎｍの厚さで形成する。
（ｂ）多層膜の形成
マグネトロンスパッタリングによってＡｌ２Ｏ３、Ｂ４Ｃの順に交互に成膜して多層膜を作製する。Ａｌ２Ｏ３とＢ４Ｃの厚さは、それぞれ４．０ｎｍと１６．０ｎｍとし、多層膜の最下部、及び最上部の層はＡｌ２Ｏ３とする。Ａｌ２Ｏ３とＢ４Ｃは、それぞれ１０１層と１００層形成する。
（ｃ）クラッド層の形成
マグネトロンスパッタリングによってタングステンを３０ｎｍの厚さで形成する。
（ｄ）導波路長の決定
導波路長が４ｍｍになるように、ダイシング装置を用いてＸ線導波路を切断する。
【００８０】
得られるＸ線導波路は、コアがクラッドにより挟まれた形となっており、コアとクラッドの界面での全反射によりＸ線をコアに閉じ込めるものである。この構成によれば、コアである多層膜の周期と、それをなす物質の屈折率実部の関係が、前記式（２）を満たしている。例えば、１０ｋｅＶのＸ線に対して、Ｘ線はクラッドおよびとコアとの界面における全反射によりコア中に閉じ込められ、閉じ込められたＸ線が多層膜のもつ周期性の影響を受けた導波モードを形成することができる。コアとクラッドの界面における全反射臨界角は０．３９０°である。コアの周期性構造体の基本構造の周期性に対応するブラッグ角は０．１７８°である。
【００８１】
Ｘ線集光光学素子として用いるポリキャピラリで集光された集光Ｘ線（エネルギー：１０ｋｅＶ）を前記Ｘ線導波路の端部から入射し、導波路終端部から出射される出射Ｘ線１０５が導波路の後方（カメラ長：１５００ｍｍ）で形成する干渉パターンをＸ線２次元検出器で測定する。
【００８２】
図７（ａ）は、異なる集光角度性能を有するポリキャピラリを用い、集光Ｘ線の集光角度が０．２４°、０．５０°及び０．７４°の場合に測定される干渉パターンを例として示している。干渉パターンは、導波路終端面からの角度（回折角αｆ）に検出される出射Ｘ線強度の分布である。集光角度が周期性構造体の基本構造の周期性に対応するブラッグ角０．１８°よりも大きい場合（集光角度：０．５０°）には、周期共鳴導波モードに由来する出射Ｘ線の干渉パターンの強度ピーク（実線矢印）が明瞭に検出されていることがわかる。他の導波モードのＸ線に比べて、選択的に低伝搬損失で透過していることが確認できる。一方で、前記ブラッグ角の４倍以上の集光角度の時（集光角度：０．７４°）には、前記周期性構造体の基本構造の高次構造と共鳴した導波モード由来のＸ線の干渉ピーク（点線矢印）も比較的顕著になるため、対象とする周期共鳴導波モードの選択透過性が比較的制限されることになる。
【００８３】
Ｘ線集光光学素子として同等のＸ線の集光角度を達成できるモノキャピラリ及びフレネルゾーンプレートに変更しても、上記の図７（ａ）と同様の結果が得られる。
【００８４】
（実施例２）
本実施例では、クラッドをタングステン、コアをメソポーラスシリカ膜とするＸ線導波路、Ｘ線集光光学素子として全反射ミラー、多層膜ミラー及び結晶ミラーを用いたＸ線導波路システムの導波特性等の光学特性を評価する。
【００８５】
このメソポーラス材料は、Ｘ線の導波方向に垂直な方向（ｘｙ面内方向）で空孔が３次元周期構造を形成している。孔以外の部分の材料はシリカである、メソポーラスシリカである。このメソポーラスシリカを含む本実施例のＸ線導波路の作製方法を、以下に示す。
（ａ）クラッド層の形成
Ｓｉ基板上にマグネトロンスパッタリングによってタングステンを２０ｎｍの厚さで形成する。
（ｂ）メソ構造体膜の前駆体溶液調製
メソポーラスシリカ膜は、スピンコート法で調製される。メソ構造体の前駆体溶液は、ブロックポリマーをテトラヒドロフランで撹拌して分散させたのち、エタノール、水、０．１Ｍ塩酸、テトラエトキシシランの順に加え１時間攪拌することで調製される。ブロックポリマーは、Ｐｏｌｙ（ｉｓｏｂｕｔｙｌｅｎｅ−ｂ−ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ）を用いる。混合比（モル比）は、ブロックポリマー：０．００２５、テトラヒドロフラン：９、エタノール：１０、水：４、塩酸：０．００６、テトラエトキシシラン：１．２とする。
（ｃ）メソ構造体膜の成膜
タングステンをスパッタした基板に、スピンコート装置を用いて１０００ｒｐｍの回転数で前記前駆体溶液をスピンコートする。このときの温度は、２５℃、相対湿度は、５％以下である。成膜後、膜は２５℃、相対湿度４０％の恒温恒湿槽で１８時間以上保持される。その後、エタノール、テトラヒドロフラン、水等を用いた溶媒抽出や焼成工程によって、ブロックポリマーを除去する。
（ｄ）メソポーラスシリカ膜の評価
調製されたメソ構造体膜をＢｒａｇｇ−Ｂｒｅｎｔａｎｏ配置のθ−２θスキャニングＸ線回折を行う。その結果、このメソ構造体膜は，基板面の法線方向に秩序性をもち、その面間隔つまり閉じ込め方向における構造周期が、１７．８ｎｍであることが確認される。その膜厚はおよそ４７０ｎｍである。
（ｅ）クラッド層の形成
マグネトロンスパッタリングによってタングステンを２０ｎｍの厚さで形成する。
（ｆ）導波路長の決定
導波路長が４ｍｍになるように、ダイシング装置を用いてＸ線導波路を切断する。
【００８６】
得られたＸ線導波路は、周期は１７．８ｎｍであるために、前記式（２）を満たしている。例えば、１０ｋｅＶのＸ線に対して、Ｘ線はクラッドおよびとコアとの界面における全反射によりコア中に閉じ込められ、閉じ込められたＸ線がメソポーラスシリカのもつ周期性の影響を受けた導波モード（周期共鳴導波モード）を形成することができる。コアとクラッドの界面における全反射臨界角は０．３９７°である。コアの周期性構造体の基本構造の周期性に対応するブラッグ角は０．２０°である。
【００８７】
Ｘ線集光光学素子として用いる全反射ミラーで集光された集光Ｘ線（エネルギー：１０ｋｅＶ）を前記Ｘ線導波路の端部から入射し、導波路終端部から出射される出射Ｘ線１０５が導波路の後方（カメラ長：１５００ｍｍ）で形成する干渉パターンをＸ線２次元検出器で測定する。
【００８８】
図７（ｂ）は、異なる集光角度性能を有する全反射ミラーを用い、集光Ｘ線の集光角度が０．２４°、０．５０°及び０．８４°の場合に測定される干渉パターンを例として示している。干渉パターンは、導波路終端面からの角度（回折角αｆ）に検出される出射Ｘ線強度の分布である。集光角度が周期性構造体の基本構造の周期性に対応するブラッグ角０．２０°よりも大きい場合（集光角度：０．５０°）には、周期共鳴導波モードに由来する出射Ｘ線の干渉パターンの強度ピーク（実線矢印）が明瞭に検出されていることがわかる。他の導波モードのＸ線に比べて、選択的に低伝搬損失で透過していることが確認できる。ただし、コアとクラッドの全反射臨界角以上の集光角度（０．８４°）の時には、集光角度が０．５０°の時と干渉パターンが同様であることがわかる。これは、全反射臨界角以上の角度成分のＸ線がＸ線導波に寄与していないためであり、前記全反射臨界角以下に集光Ｘ線の集光角度を設定することでＸ線集光光学素子を大型化の抑制が可能である。
【００８９】
Ｘ線集光光学素子として同等のＸ線の集光角度を達成できる多層膜ミラー及び結晶ミラーに変更しても、上記の図７（ｂ）と同様の結果が得られる。
【００９０】
実施例１のＸ線導波路システムの光学特性（図７左列）と本実施例２のＸ線導波路システムの光学特性（図７（ｂ））を比較すると、本実施例２のＸ線導波路システムの方が強い出射Ｘ線１０５を取り出すことができることがわかる。これは、コアである周期性構造体がＸ線吸収率の小さいメソポーラスシリカであり、特にその空孔のＸ線吸収率が小さいためである。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明のＸ線導波路システムは、空間的コヒーレンスの空間範囲の大きなＸ線を形成することができるので、Ｘ線を用いたイメージングや分析に利用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０１  Ｘ線導波路
１０２  Ｘ線集光光学素子
１０３  入射Ｘ線
１０４  集光Ｘ線
１０５  出射Ｘ線
１０６  コア
１０７  クラッド
１０８  Ｘ線導波路の端面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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